Heb je geprobeerd om hem uit en weer aan te zetten?

Geen paniek! Trust me, I am an engineer, or... am I?

Vorige week ben ik weer eens lekker aan de slag geweest in het lab. Binnenkort wil ik graag wat metingen buiten doen, om mijn zoektocht naar leven te kunnen beginnen. Alleen zijn er nog een paar technische uitdagingen die mij tegen houden.

Een van de instrumenten waarmee ik werk heet TreePol en meet circulaire polarisatie. Deze staat van polarisatie wordt onder andere gecreëerd door de homochirale eigenschap van chlorofyl (in groene bladeren). Het instrument is een spectropolarimeter. Het meet polarisatie over een spectrum, zoals het woord spectropolarimeter al een beetje verraadt. Het kijken naar het polarisatie signaal over een breder golflengte gebied is belangrijk. De chlorofyl moleculen in bladeren reageert het sterkst op licht wanneer deze een golflengte heeft van rood licht, rond de 680 nm. Hierdoor wordt een deel van het zonlicht dat de moleculen raakt circulair gepolariseerd. Dit signaal is erg klein (~ 1/10 van een procent!) maar groot genoeg om te kunnen vertellen of een blaadje leeft of stervende is.

Maar hoe kan TreePol deze (circulaire) polarisatie staat van lichtgolven meten? In optica hebben we optische elementen die de elektrische richting van licht vertragen, zogeheten retarders. Hiermee kunnen we van circulaire polarisatie linear maken, en andersom. Hieronder vind je meer informatie hierover!

Het principe van Treepol • meten door te veranderen

Door ongepolariseerd licht door (transmissie) of op (reflectie) een klimop blad te schijnen activeren we als het ware deze eigenschap van chlorofyl. We richten TreePol op het blad en het licht wat nu deels circulair gepolariseerd is valt op het instrument.

1. Aan de voorkant zit een half-wave plate die we met een motor super snel laten ronddraaien. Alleen licht dat circulaire gepolariseerd is kan zich hier doorheen bewegen, waardoor dit signaal in treinvaart ons instrument binnen komt.
2. Daarna komt het licht een Fresnel romb tegen. Dit is ook een vertrager die het licht twee maal, als een soort brug, met 1/8 golflengte vertraagd. Hiermee wordt in totaal de golf met een kwart golflengte vertraagd waardoor het circulaire signaal in lineair veranderd.
3. Een ferro-elektrisch vloeibaar kristal functioneert als een soort stoplicht die we met elektriciteit kunnen besturen. Als hij op rood staat veranderd hij het inkomende signaal op precies de tegenovergestelde manier dan wanneer het stoplicht op groen staat. Als gevolg, komt er een verticaal of een horizontaal lineaire gepolariseerd signaal uit.
4. Als laatste hebben we een polariserende lichtbundel-splitser die als een soort trein wissel de verticale en horizontale twee verschillende kanten opstuurt.

Aan beide 'spooreinden' plaatsen we een spectrometer die het verticale en horizontale signaal meet. Hierna kunnen we met wiskundige berekeningen nagaan hoeveel circulaire polarisatie ons instrument binnen kwam! Slim toch!

Volgens het Cambridge woordenboek is de definitie van een engineer een persoon wiens werk bestaat in het repareren of controleren van machines, motoren of elektrische apparatuur. Het werkwoord engineeren betekend iets ontwerpen en bouwen volgens wetenschappelijke principes. Online vond ik ook nog wat begrippen die voor mij wel eens toepasbaar zijn. Zo ben ik wel eens een persoon die zeer goed in staat is problemen op te lossen waarvan ik niet wist dat ik ze had.

¹ Zie mijn blog van 21 maart voor een uitleg over homochiraliteit.